Что такое напряженность электрического поля: формула и расчеты

Все материалы состоят из атомов, содержащих субатомные частицы, такие как электроны, протоны и нейтроны. Эти субатомные частицы также известны как заряженные частицы. Электроны имеют отрицательный заряд, тогда как протоны заряжены положительно. Если атом содержит большое количество электронов по сравнению с количеством протонов, то говорят, что он заряжен отрицательно. В то время как атом содержит большое количество протонов по сравнению с количеством электронов, он считается заряженным положительно. С каждым электрическим зарядом связано электрическое поле. Одна из характеристик электрического заряда - это напряженность электрического поля.

Что такое напряженность электрического поля?

Определение: Электрический заряд переносится субатомными частицами атома, такими как электроны и фотоны. Заряд электрона составляет около 1.602 × 10^-19кулоны. Каждая заряженная частица создает вокруг себя пространство, в котором ощущается действие ее электрической силы. Это пространство вокруг заряженных частиц известно как « Электрическое поле «. Всякий раз, когда модульный тест обвинять помещенный в это электрическое поле, он испытывает силу, излучаемую исходной частицей. Сила, испытываемая заряженной частицей, когда она находится в электрическом поле, известна как напряженность электрического поля.

Напряженность электрического поля - это векторная величина. У него есть и величина, и направление. Испытательный заряд, который подвергается воздействию электрического поля исходного заряда, будет испытывать силу, даже если он находится в состоянии покоя. Напряженность электрического поля не зависит от массы и скорость частицы пробного заряда. Это зависит только от количества заряда, присутствующего на частице тестового заряда. Пробный заряд может быть положительно заряженной частицей или отрицательно заряженной частицей.

Направление электрического поля определяется зарядом на пробной заряженной частице. Для определения направления напряженности электрического поля тестовый заряд считается положительным. Итак, когда частица с положительным тестовым зарядом вводится в это электрическое поле, она испытывает силу отталкивания. Таким образом, напряженность электрического поля будет направлена ​​в сторону от заряда. В то время как для отрицательно заряженного испытательного заряда направление силы электрического поля будет направлено к исходной частице заряда.

Формула напряженности электрического поля

Давайте рассмотрим заряженную частицу с зарядом «Q». Эта заряженная частица создает вокруг себя электрическое поле. Поскольку эта заряженная частица является источником электрического поля, ее называют источником заряда. Напряженность электрического поля, создаваемого исходным зарядом, можно рассчитать, поместив другой заряд в его электрическое поле. Эта частица внешнего заряда, которая используется для измерения напряженности электрического поля, называется тестовым зарядом. Пусть заряд испытательного заряда равен «q».

Напряженность электрического поля

Когда тестовый заряд помещается в электрическое поле, он испытывает либо электрическую силу притяжения, либо отталкивающий электрический источник. Обозначим силу как «F». Теперь величину напряженности электрического поля можно определить как «силу, приходящуюся на заряд на испытательный заряд». Таким образом, напряженность электрического поля «E» задается как

E = F / q —— Eqn1

Здесь рассматривается заряд пробной заряженной частицы, а не заряд исходной заряженной частицы. В единицах СИ единицами измерения напряженности электрического поля являются ньютон на кулон. Напряженность электрического поля не зависит от количества заряда на пробной заряженной частице. Он измеряется одинаково для всего заряда источника независимо от заряда тестовой заряженной частицы.

Из закона Кулона

Напряженность электрического поля также известна как напряженность электрического поля. Формула для напряженности электрического поля также может быть получена из закона Кулона. Этот закон дает соотношение между зарядами частиц и расстоянием между ними. Здесь два заряда - «q» и «Q». Таким образом, электрическая сила «F» задается как

F = k.q.Q / d^два

где k - коэффициент пропорциональности, а d - расстояние между зарядами. Когда это уравнение заменяется на силу в уравнении 1, формула для напряженности электрического поля выводится как

E = k. Q / d^два

Вышеприведенное уравнение показывает, что напряженность электрического поля зависит от двух факторов - заряда источника «Q» и расстояния между исходным зарядом и испытательным зарядом.

Таким образом, напряженность электрического поля заряда зависит от местоположения. Оно обратно пропорционально квадрату расстояния между зарядом источника и испытательным зарядом. По мере увеличения расстояния величина напряженности электрического поля или напряженности электрического поля уменьшается.

Расчеты напряженности электрического поля.

Из формулы напряженности электрического поля было получено:

• Оно обратно пропорционально расстоянию между источником и испытательными зарядами.
• Прямо пропорционально заряду «Q» на исходном заряде.
• Не зависит от заряда тестового заряда «q».

Когда эти условия применяются к закону обратных квадратов, соотношение между напряженностью электрического поля (E1) на расстоянии d1 и напряженностью электрического поля (E2) на расстоянии (d2) задается следующим образом:

E1 / E2 = d^два1 / д^двадва

Таким образом, при увеличении расстояния в 2 раза напряженность электрического поля уменьшится в 4 раза.

Вычислить напряженность электрического поля, действующего на частицу с зарядом -1,6 × 10^-19C, когда электрическая сила 5,6 × 10^{-пятнадцать}Н.

Здесь даны сила F и заряд «q». Тогда напряженность электрического поля E вычисляется как E = F / q

таким образом, E = 5,6 × 10^{-пятнадцать}/-1.6x10^-19= -3,5 × 10⁴N / C

Формула размеров для силы (ньютон) за единицу кг · м / с^дваэто MLT^-2. Формула размеров кулонов для ампер-секунд - AT. Таким образом, размерная формула для напряженности электрического поля MLT^-3К^-1.

FAQs

1). Как определяется электрическое поле?

Электрическое поле определяется как сила на единицу заряда.

2). Каково значение константы пропорциональности «k»?

Значение константы пропорциональности «k» в законе Кулона составляет 9,0 × 10.⁹Н.м^два/ C^два.

3). Зависит ли напряженность электрического поля от количества заряда в тестовом заряде?

Нет, напряженность электрического поля не зависит от величины «q». Согласно закону Кулона с увеличением заряда электрическая сила также увеличивается в такой же раз. Таким образом, эти два изменения нейтрализуют друг друга. Это можно понять по формуле напряженности электрического поля E = F / q.

4). Каково направление напряженности электрического поля при использовании положительно заряженной тестовой частицы?

Когда используется частица с положительным зарядом, вектор напряженности электрического поля всегда будет направлен от положительно заряженных объектов. Поскольку заряд источника и тестовый заряд имеют положительный заряд, они отталкиваются друг от друга. Это наоборот для отрицательно заряженных частиц.

Таким образом, ситуация усложняется, когда точечный заряд находится под воздействием множества исходных зарядов. Здесь изначально электрическое поле рассчитывается сила зарядов отдельных источников. Затем векторная сумма всех этих интенсивностей дает результирующую напряженность поля при этом точечном заряде. Каково направление напряженности электрического поля, когда испытательный заряд отрицательный?